We present the results of a comprehensive assessment of companions to solar-type stars. A sample of 454 stars, including the Sun, was selected from the Hipparcos catalog with {\pi} > 40 mas, {\sigma}_{\pi}/{\pi} < 0.05, 0.5 < B - V < 1.0 (~ F6-K3), and constrained by absolute magnitude and color to exclude evolved stars. New observational aspects of this work include surveys for (1) very close companions with long-baseline interferometry at the CHARA Array, (2) close companions with speckle interferometry, and (3) wide proper motion companions identified by blinking multi-epoch archival images. In addition, we include the results from extensive radial-velocity monitoring programs and evaluate companion information from various catalogs. The overall observed fractions of single, double, triple, and higher order systems are 56% \pm 2%, 33% \pm 2%, 8% \pm 1%, and 3% \pm 1%, respectively, counting all confirmed stellar and brown dwarf companions. Our completeness analysis indicates that only a few undiscovered companions remain in this well-studied sample, implying that the majority (54% \pm 2%) of solar-type stars are single, in contrast to the results of prior multiplicity studies. The orbital-period distribution of companions is unimodal and roughly log-normal with a peak of about 300 years. The period-eccentricity relation shows a roughly flat distribution beyond the expected circularization for periods below 12 days. The mass-ratio distribution shows a preference for like-mass pairs, which occur more frequently in relatively close pairs. The fraction of planet hosts among single, binary, and multiple systems are statistically indistinguishable, suggesting that planets are as likely to form around single stars as they are around components of binary or multiple systems with sufficiently wide separations.

We present interferometric diameter measurements of 21 K- and M- dwarfs made with the CHARA Array. This sample is enhanced by literature radii measurements to form a data set of 33 K-M dwarfs with diameters measured to better than 5%. For all 33 stars, we compute absolute luminosities, linear radii, and effective temperatures (Teff). We develop empirical relations for \simK0 to M4 main- sequence stars between the stellar Teff, radius, and luminosity to broad-band color indices and metallicity. These relations are valid for metallicities between [Fe/H] = -0.5 and +0.1 dex, and are accurate to ~2%, ~5%, and ~4% for Teff, radius, and luminosity, respectively. Our results show that it is necessary to use metallicity dependent transformations to convert colors into stellar Teffs, radii, and luminosities. We find no sensitivity to metallicity on relations between global stellar properties, e.g., Teff-radius and Teff-luminosity. Robust examinations of single star Teffs and radii compared to evolutionary model predictions on the luminosity-Teff and luminosity-radius planes reveals that models overestimate the Teffs of stars with Teff < 5000 K by ~3%, and underestimate the radii of stars with radii < 0.7 R\odot by ~5%. These conclusions additionally suggest that the models overestimate the effects that the stellar metallicity may have on the astrophysical properties of an object. By comparing the interferometrically measured radii for single stars to those of eclipsing binaries, we find that single and binary star radii are consistent. However, the literature Teffs for binary stars are systematically lower compared to Teffs of single stars by ~ 200 to 300 K. Lastly, we present a empirically determined HR diagram for a total of 74 nearby, main-sequence, A- to M-type stars, and define regions of habitability for the potential existence of sub-stellar mass companions in each system. [abridged]

view Abstract Citations (594) References (62) Co-Reads Similar Papers Volume Content Graphics Metrics Export Citation NASA/ADS A Standard Stellar Spectral Sequence in the Red/Near-Infrared: Classes K5 to M9 Kirkpatrick, J. D. ; Henry, Todd J. ; McCarthy, Donald W., Jr. Abstract Spectra of 39 K and M dwarf spectroscopic standards, as well as 38 secondary standards, are shown from 6300 to 9000 A. This sequence of 77 spectra ranges from K5 V to M9 and has been classified on the Boeshaar system. Spectra of 14 giant and higher luminosity star are presented from 6900 to 9000 A, along with two miscellaneous spectra. Also given is an extensive list of atomic and molecular features found in the spectra of late K and M stars of all luminosity classes. From the spectral slopes and the strengths of the red/near-infrared spectral features it is possible to distinguish giants from dwarfs and to classify M dwarfs of all spectral subclasses. The library of spectra has been used to construct a spectral class versus mass relation which allows mass estimates to be made based upon a dwarf's spectral class alone. The relation is based on eight objects having both well-determined masses and spectral types. Publication: The Astrophysical Journal Supplement Series Pub Date: November 1991 DOI: 10.1086/191611 Bibcode: 1991ApJS...77..417K Keywords: K Stars; M Stars; Near Infrared Radiation; Stellar Spectra; Charge Coupled Devices; Dwarf Stars; Giant Stars; Stellar Luminosity; Stellar Spectrophotometry; Astrophysics; INFRARED: SPECTRA; STARS: SPECTRAL CLASSIFICATION full text sources ADS | data products SIMBAD (100)

More than 800 southern stars within 50 pc have been observed for chromospheric emission in the cores of the Ca II H and K lines. Most of the sample targets were chosen to be G dwarfs on the basis of colors and spectral types. The bimodal distribution in stellar activity first noted in a sample of northern stars by Vaughan and Preston in 1980 is confirmed, and the percentage of active stars, about 30%, is remarkably consistent between the northern and southern surveys. This is especially compelling given that we have used an entirely different instrumental setup and stellar sample than used in the previous study. Comparisons to the Sun, a relatively inactive star, show that most nearby solar-type stars have a similar activity level, and presumably a similar age. We identify two additional subsamples of stars -- a very active group, and a very inactive group. The very active group may be made up of young stars near the Sun, accounting for only a few percent of the sample, and appears to be less than ~0.1 Gyr old. Included in this high-activity tail of the distribution, however, is a subset of very close binaries of the RS CVn or W UMa types. The remaining members of this population may be undetected close binaries or very young single stars. The very inactive group of stars, contributting ~5%--10% to the total sample, may be those caught in a Maunder Minimum type phase. If the observations of the survey stars are considered to be a sequence of snapshots of the Sun during its life, we might expect that the Sun will spend about 10% of the remainder of its main sequence life in a Maunder Minimum phase.

Astrometric measurements for 25 red dwarf systems are presented, including the first definitive trigonometric parallaxes for 20 systems within 10 pc of the Sun, the horizon of the RECONS sample. The three nearest systems that had no previous trigonometric parallaxes (other than perhaps rough preliminary efforts) are SO 0253+1652 (3.84 ± 0.04 pc, the 23rd nearest system), SCR 1845-6357 AB (3.85 ± 0.02 pc, 24th nearest), and LHS 1723 (5.32 ± 0.04 pc, 56th nearest). In total, seven of the systems reported here rank among the nearest 100 stellar systems. Supporting photometric and spectroscopic observations have been made to provide full characterization of the systems, including complete VRIJHKs photometry and spectral types. A study of the variability of 27 targets reveals six obvious variable stars, including GJ 1207, for which we observed a flare event in the V band that caused it to brighten by 1.7 mag. Improved parallaxes for GJ 54 AB and GJ 1061, both important members of the 10 pc sample, are also reported. Definitive parallaxes for GJ 1001 A, GJ 633, and GJ 2130 ABC, all of which have been reported to be within 10 pc, indicate that they are beyond 10 pc. From the analysis of systems with (previously) high trigonometric parallax errors, we conclude that parallaxes with errors in excess of 10 mas are insufficiently reliable for inclusion in the RECONS sample. The cumulative total of new additions to the 10 pc sample since 2000 is now 34 systems: 28 by the RECONS team and six by other groups. This total represents a net increase of 16% in the number of stellar systems reliably known to be nearer than 10 pc.

Mass-luminosity relations determined at IR wavelengths are presented for stars with masses 1.0 to 0.08 solar mass. Using IR speckle imaging techniques on a sample of nearby binaries, we have been able to concentrate on the lower main sequence, for which an accurate mass-luminosity calibration has remained problematic. In addition, the mass-visual luminosity relation for stars with 2.0-0.08 solar mass is produced by implementing new photometric relations linking V to JHK wavelengths for the nearby stars, supplemented with eclipsing binary information. These relations predict that objects with masses of about 0.08 solar mass have M(K) of about 10 and M(V) of about 18.

We present the results of a speckle interferometric survey of Galactic massive stars that complements and expands upon a similar survey made over a decade ago. The speckle observations were made with the Kitt Peak National Observatory and Cerro Tololo Inter-American Observatory 4 m telescopes and USNO speckle camera, and they are sensitive to the detection of binaries in the angular separation regime between 003 and 5'' with relatively bright companions (ΔV < 3). We report on the discovery of companions to 14 OB stars. In total we resolved companions of 41 of 385 O-stars (11%), 4 of 37 Wolf-Rayet stars (11%), and 89 of 139 B-stars (64%; an enriched visual binary sample that we selected for future orbital determinations). We made a statistical analysis of the binary frequency among the subsample that are listed in the Galactic O Star Catalog by compiling published data on other visual companions detected through adaptive optics studies and/or noted in the Washington Double Star Catalog and by collecting published information on radial velocities and spectroscopic binaries. We find that the binary frequency is much higher among O-stars in clusters and associations compared to the numbers for field and runaway O-stars, consistent with predictions for the ejection processes for runaway stars. We present a first orbit for the O-star δ Orionis; a linear solution of the close, apparently optical, companion of the O-star ι Orionis; and an improved orbit of the Be star δ Scorpii. Finally, we list astrometric data for another 249 resolved and 221 unresolved targets that are lower mass stars that we observed for various other science programs.

We present the results of a precise near-infrared (NIR) radial velocity (RV) survey of 32 low-mass stars with spectral types K2-M4 using CSHELL at the NASA IRTF in the $K$-band with an isotopologue methane gas cell to achieve wavelength calibration and a novel iterative RV extraction method. We surveyed 14 members of young ($\approx$ 25-150 Myr) moving groups, the young field star $\varepsilon$ Eridani as well as 18 nearby ($<$ 25 pc) low-mass stars and achieved typical single-measurement precisions of 8-15 m s$^{-1}$ with a long-term stability of 15-50 m s$^{-1}$. We obtain the best NIR RV constraints to date on 27 targets in our sample, 19 of which were never followed by high-precision RV surveys. Our results indicate that very active stars can display long-term RV variations as low as $\sim$ 25-50 m s$^{-1}$ at $\approx$ 2.3125 $\mu$m, thus constraining the effect of jitter at these wavelengths. We provide the first multi-wavelength confirmation of GJ 876 bc and independently retrieve orbital parameters consistent with previous studies. We recovered RV variability for HD 160934 AB and GJ 725 AB that are consistent with their known binary orbits, and nine other targets are candidate RV variables with a statistical significance of 3-5$\sigma$. Our method combined with the new iSHELL spectrograph will yield long-term RV precisions of $\lesssim$ 5 m s$^{-1}$ in the NIR, which will allow the detection of Super-Earths near the habitable zone of mid-M dwarfs.